钢管桩的沉桩施工技术探讨

王忠民

摘 要：本文简要分析了钢管桩的特点，并详细阐述了钢管桩的沉桩施工技术，以期更广泛的应用钢管桩。

关键词：钢管桩；沉桩；施工

1 钢桩的类型与钢管桩的特点

1.1 钢桩的类型。工程常用的钢桩有板桩、型钢桩和钢管桩兰大类。

钢板桩。钢板桩的形式比较多，两侧带不同形状的子母接口槽。第一根板桩就位后，第二根桩则顺前一根桩的侧面槽口打入。这样,许多板桩可沿河岸或海岸组成一个整体的板桩墙。也可将一组钢桩桩形成围堪，或作为基坑开挖的临时支挡措施。

型钢桩。最常用的型钢桩的截面形状是H型和I型。H型和I型钢可用于承受垂直荷载或水平荷载。型钢桩贯入各类地层的能力强，且对地层的扰动小，属于部分挤土桩。当打入桩的中心间距较小，为避免打桩过程引起地面隆起和侧向挤动，可采用H型钢桩代替其它排土预制桩。

(3)钢管桩。与其它类型的钢桩比较，钢管桩的贯入能力，抗弯曲的刚度，单桩承载力和接长焊接等方面都有明显的优越性。

1.2 钢管桩的特点。

规格众多，选择性强。目前定型生产的钢管桩直径316mm-2500mm，有近几十种规格，壁厚6.5mm- 25mm，且同管径有多种壁厚，可根据受力情况，选用几种合适的规格同时使用，使强度充分利用，以满足安全经济要求。

承载能力大。铜管桩目前大多采用1%号低碳钢，材料的抗压、抗拉、抗剪强度很高，加工成钢管后抗弯能力很强，在持力层好的地质情况下选用，可以大大地发挥其受力特性，提高单桩承载力，减少布桩数量、缩小基础承台尺寸。

桩长容易调整，经济效益高。钢管桩常规每节长6m，采用焊接接长，当持力层埋深变化时，根据沉桩实际情况可以任意切割或焊接，切割部分还可以接到其它钢管桩上，不会象其它桩型造成浪费，并可以准确控制桩顶设计标高，对施工极为有利。

挤土有限。钢管桩大多采用敞口式，加之管壁薄，压桩过程中土可以进入桩身，形成土塞效应，从而降低挤土和表土隆起，减小土的扰动，降低对场地周边设施的影响。并可以在小面积场地上进行非常密集的施工。

2 钢管桩的沉桩施工技术。

2.1 施工顺序安排原则。制定施工顺序前应对工程性质、地质资料、桩的特点桩的规格、布局情况、密度、工程量，地貌环境、设计要求、工程期限以及拟采用的施工机械等等予以切实掌握，综合分析，然后规划打桩施工。

由于大量桩体的逐渐打入土中，造成地基的压缩，土密度的增高，桩周围的土向侧向及垂直方向位移，形成打桩场地的沉陷或者隆起，而且波及的范围较广钢桩的截面积较小，钢管桩下端开口，与其它打入式实心桩体相比，挤土量较其它类型实心桩为小，但毕竟仍存在一定的挤土量，这些挤土影响，也会造成已打好桩的位移，和对周围地下管线及建筑物的危害。因此，合理安排钢桩施工顺序，将有利于保证桩的施工质量与打桩进度。这对桩数多、桩距密的群桩基础尤为重要。

选择施工顺序的基本则是：

对桩数少的基础或条形基础。①先长桩后短桩；②先实心桩后空心桩；③先小直径桩后大直径桩。

对桩数多、桩距密的群桩除遵照上述原则外，尚须注意：①先打中间桩，逐渐向外围扩展；②往后退打；③处于桩机回转半径范围内的桩可安排在同一流水范围内；④桩机运行路线较短，移动次数少；⑤桩机下铺设的厚钢板要布置得当，尽可能做到多留出些样桩数，减倒运钢板作业。

2.2 沉桩施工。

钢桩的堆放。钢桩应予以妥善堆放保存。场地要平坦，大型车辆能够直达，场地低洼处要在搁支点下方做人工加固(铺道碴、垫道木等)。四周挖排水沟。钢桩应按规格分别堆放(即上节桩、中节桩、下节桩)，这样配套运输方便。堆放支点以不使钢桩产生变形为原则，一般堆叠层数为三层(高度在2m以内)，支点用枕木为妥，铜管桩堆放时，为了防止底层的桩滚动，应在枕木支点的两侧各用木模塞牢。H型钢桩堆放时，所有上下支点应设置在同一垂线上。钢管桩的现场堆成，应放在桩机起吊范围之内。由于铜桩起吊采用一点吊，要求所有桩顶端应朝向桩机，并按打入的先后次序逐根排列，离桩顶端3m附近的下方用道木垫高，便于穿钢丝绳起吊。

桩的就位。移动打桩机至桩位，少量位置的调整可用旋转桩机或顶升导杆滑块来实现。钢桩起吊前，需对每节桩作详尽的外观检查，尤其要注意钢管桩的椭圆度，H型钢桩的端面正方度，并作好记录，符合要求者，方准起吊。钢桩可采用一点起吊，使桩顶套人桩帽之中。把桩底端对准石灰线插正。H型钢桩外围呈矩形，桩的布置又有方位要求，务必纵横两个方向插正。在桩机的正前方和侧面呈直角方向用二台经纬仪监控导杆的垂直度，使桩锤、桩帽及桃身成一垂线。

打钢桩。钢桩的打入精度与下节桩的就位位置和垂直度密切相关。由于桩、桩帽及锤的自重，下节桩会自行逐渐沉入土中，这一自沉进程应控制缓慢进行，待稳定后再行锤击，最初阶段即使用锤击，亦宜使柴油锤处于不燃烧燃料的空打状态。在此期间，要随时跟踪观测沉桩质量情况，发现问题，立即设法纠正，必要时需把桩拔出重新插正，并采取强制措施按预定轨迹下沉。

待确认下节桩的沉桩质量良好后，再转入正常的连续锤击，直至将钢桩锤击到其顶端高出地面约60cm-80cm时停止锤击，以备接桩。

(1)钢桩沉桩的基本要求。

a.对每一根样桩进行测量复核；b.桩机导杆垂直，锤、桩帽和桩成同一垂直线，并与导杆平行；c.对特殊要求的工程，为做到垂直度精确，可将导杆底端加以顶住，防止起吊锤时导杆前倾；d.长径比比较大且易产生扭转的桩(特别是H型钢桩)，宜在桩机导杆底端装活络抱箍。考虑H型钢桩施工特点，抱箍能开启或闭合，同时能适应x和Y方向的变位均可使用。

(2)穿越中间硬土层。为充分发挥桩材的强度，设计要求的钢桩往往很长，桩底端选择在标准贯入击数N值大于50，埋深较厚的砂土层，以期取得较高的单桩承载能力，并减少建筑物的沉降。在深长桩施工中，常会遇到中间硬土层，这对设计和施工来说，需要认真考虑打桩穿透的可能性。根据目前打桩机械性能和钢桩承受锤击应力的容许范围，通常钢桩施工穿透中间硬层的可能性可作如下判断:a.中间硬土层在地表下20m左右时，容易穿透；b.N值为50以上的砂层，厚度大于5mm，穿透较困难；c.中间硬层以下的下卧层为软土层，则穿透硬层是容易的；d.为有利于穿透中间硬土层，可在桩底端预先焊一加强箍效果较好。

(3)沉桩注意事项：①桩在打入过程中，尽量避免长时期的停歇中断；②超长钢桩施工，必须选用重锤，但应控制桩材的锤击应力；③大口径的钢管桩，若打至持力层有困难时，除采用桩底端加箍外，也可在沉桩过程中把管内上芯设法取出等综合工法，也能取得较好效果。

3 沉桩公害的防护措施

在饱和软土地基中进行打桩，因土体发生垂直和水平方向的变位，孔隙水压力的增高，常使邻近建筑物和地下管线等遭受不同程度的损坏，成为一种公害。因此，在掌握工程特点的前提下，应采取周密的防护措施，确保在打桩过程中，周围建筑物和地下管线的安全。

合理安排打桩流程；有针对性地设置钢板桩围护和防挤沟，减少浅层挤土影响，保护浅埋式地下管线和基础是有效的；打设塑料排水板，它由截面为4mm×100mm的塑料芯板外加涤纶无纺布的滤水薄膜套构成，打桩挤压时，水可从芯板和薄膜套之间的沟槽排出，设置深度约可达12m-20m，间距1m，排距0.2m，呈梅花形布局，可以减少打桩引起的超静孔隙水压力；敏感区域要时刻严格限制沉桩速率；监测跟踪。事先对周围建筑物及地下管线进行设点，观测所有布点因打桩而引起的水平或垂直位移值，每天测三次，以科学数据信息化指导打桩，调整打桩流水顺序和控制沉桩速率；尽量选用挤土量小的桩种和桩型。